2025年高二（下）生物微生物平行題一、微生物類群與形態(tài)結(jié)構(gòu)微生物是一類肉眼難以直接觀察的微小生物，其類群豐富且形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異，可分為原核類、真核類和非細(xì)胞類三大類。原核微生物包括細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌等，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單，無核膜包被的細(xì)胞核。以細(xì)菌為例，其基本形態(tài)有球菌、桿菌和螺旋菌，如金黃色葡萄球菌呈球形，大腸桿菌為桿狀，霍亂弧菌則呈彎曲的螺旋狀。細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分為肽聚糖，革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁較厚，含有磷壁酸，而革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁較薄，外層為脂多糖。部分細(xì)菌還具有特殊結(jié)構(gòu)，如肺炎雙球菌的莢膜可增強(qiáng)其致病性，大腸桿菌的鞭毛有助于運(yùn)動(dòng)，枯草芽孢桿菌在不良環(huán)境下形成的芽孢則能抵御極端條件。真核微生物包括真菌（酵母菌、霉菌）、原生動(dòng)物和顯微藻類。酵母菌為單細(xì)胞真菌，呈圓形或橢圓形，通過出芽生殖繁殖，在釀酒工業(yè)中發(fā)揮重要作用。霉菌由分枝的菌絲構(gòu)成，如青霉菌產(chǎn)生的青霉素是最早發(fā)現(xiàn)的抗生素。病毒作為非細(xì)胞類微生物，僅由核酸和蛋白質(zhì)外殼組成，必須寄生在宿主細(xì)胞內(nèi)才能增殖。根據(jù)宿主不同，可分為動(dòng)物病毒（如流感病毒）、植物病毒（如煙草花葉病毒）和噬菌體（如T2噬菌體）。病毒的形態(tài)多樣，有球形（如新冠病毒）、桿狀（如煙草花葉病毒）和蝌蚪形（如T4噬菌體）等。二、微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基微生物的營養(yǎng)需求包括碳源、氮源、水、無機(jī)鹽和生長因子五大類。碳源是微生物合成細(xì)胞物質(zhì)和獲取能量的主要來源，如葡萄糖可作為大多數(shù)微生物的碳源；氮源用于合成蛋白質(zhì)和核酸，銨鹽、硝酸鹽是常用的無機(jī)氮源，牛肉膏、蛋白胨則為有機(jī)氮源。培養(yǎng)基是人工配制的適合微生物生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，根據(jù)物理性質(zhì)可分為固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基和半固體培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基中添加瓊脂作為凝固劑，常用于微生物的分離純化和菌落觀察；液體培養(yǎng)基適合大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵，如生產(chǎn)味精時(shí)利用谷氨酸棒狀桿菌在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行深層發(fā)酵。培養(yǎng)基的制備需遵循無菌操作原則，包括培養(yǎng)基的配制、滅菌和倒平板等步驟。滅菌方法主要有高壓蒸汽滅菌（適用于培養(yǎng)基）、干熱滅菌（適用于玻璃器皿）和灼燒滅菌（適用于接種環(huán)）。選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基是兩種特殊類型的培養(yǎng)基，前者允許特定微生物生長，同時(shí)抑制其他微生物，如用含青霉素的培養(yǎng)基篩選酵母菌；后者用于鑒別不同種類的微生物，如在伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基上，大腸桿菌菌落呈紫黑色并帶有金屬光澤，而其他腸道細(xì)菌則形成不同顏色的菌落。三、微生物的生長與代謝調(diào)節(jié)微生物的生長曲線可分為遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè)階段。遲緩期微生物適應(yīng)新環(huán)境，代謝活躍但不分裂；對數(shù)期微生物以指數(shù)方式快速增殖，代時(shí)短，是研究微生物生理特性的最佳時(shí)期；穩(wěn)定期由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗和代謝產(chǎn)物積累，出生率等于死亡率，活菌數(shù)達(dá)到最大值，此時(shí)常進(jìn)行次級代謝產(chǎn)物（如抗生素）的生產(chǎn)；衰亡期微生物死亡率大于出生率，細(xì)胞出現(xiàn)畸形、自溶。微生物的代謝調(diào)節(jié)包括酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)。酶合成的調(diào)節(jié)屬于轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)，如大腸桿菌在有乳糖存在時(shí)，誘導(dǎo)合成β-半乳糖苷酶，分解乳糖；而在葡萄糖存在時(shí)，通過分解代謝物阻遏作用抑制乳糖操縱子的表達(dá)。酶活性的調(diào)節(jié)是通過改變酶分子的結(jié)構(gòu)來影響酶的活性，如谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸時(shí)，當(dāng)谷氨酸積累到一定濃度，會反饋抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而調(diào)節(jié)谷氨酸的合成。微生物的產(chǎn)能代謝包括有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵三種類型。有氧呼吸以氧氣為最終電子受體，產(chǎn)能最多，如好氧細(xì)菌通過三羧酸循環(huán)徹底氧化葡萄糖；無氧呼吸以無機(jī)物（如硝酸鹽、硫酸鹽）為最終電子受體，產(chǎn)能次之，如反硝化細(xì)菌在缺氧條件下將硝酸鹽還原為氮?dú)?；發(fā)酵則以有機(jī)物為最終電子受體，產(chǎn)能最少，如酵母菌在無氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳。四、微生物的生態(tài)與應(yīng)用微生物在自然界中分布廣泛，土壤、水體、空氣和動(dòng)植物體內(nèi)都有大量微生物存在。土壤是微生物的“天然培養(yǎng)基”，含有豐富的有機(jī)質(zhì)和水分，每克肥沃土壤中微生物數(shù)量可達(dá)數(shù)億至數(shù)十億個(gè)。微生物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著分解者的角色，參與碳、氮、硫等元素的循環(huán)。例如，分解者將動(dòng)植物遺體分解為無機(jī)物，供生產(chǎn)者重新利用；根瘤菌與豆科植物共生，可將大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨，提高土壤肥力；硫細(xì)菌能將硫化氫氧化為硫酸，促進(jìn)礦物的分解。微生物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。工業(yè)上利用微生物生產(chǎn)食品（如酸奶、醬油）、藥品（如青霉素、胰島素）和化工產(chǎn)品（如乙醇、檸檬酸）。農(nóng)業(yè)上，利用蘇云金桿菌生產(chǎn)生物農(nóng)藥，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用；利用EM菌（有效微生物群）改良土壤，提高作物產(chǎn)量。醫(yī)藥領(lǐng)域，通過基因工程技術(shù)將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，實(shí)現(xiàn)胰島素的大規(guī)模生產(chǎn)；噬菌體療法有望成為對抗耐藥菌感染的新手段。環(huán)境保護(hù)方面，微生物可用于污水處理，如活性污泥法利用微生物降解廢水中的有機(jī)物；某些微生物還能降解塑料、石油等污染物，在環(huán)境修復(fù)中發(fā)揮作用。五、微生物的遺傳變異與進(jìn)化微生物的遺傳物質(zhì)包括染色體DNA、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子等。質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的環(huán)狀DNA分子，可自主復(fù)制，攜帶耐藥性基因、毒素基因等，通過接合、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間傳遞。例如，R質(zhì)粒（耐藥性質(zhì)粒）的傳播是細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的重要原因?；蛲蛔兪俏⑸镒儺惖闹饕獊碓矗贤饩€、X射線等物理因素，亞硝酸鹽、堿基類似物等化學(xué)因素都可誘發(fā)基因突變。青霉素高產(chǎn)菌株的獲得就是通過誘變育種實(shí)現(xiàn)的，科學(xué)家利用紫外線照射青霉菌，篩選出高產(chǎn)突變株，使青霉素的產(chǎn)量大幅提高。微生物的進(jìn)化速度快，短時(shí)間內(nèi)可形成新的變種或物種。例如，流感病毒容易發(fā)生抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致每年流行的流感病毒株型不同，因此需要每年更新流感疫苗。微生物的進(jìn)化也為生物進(jìn)化研究提供了良好的模型，通過比較不同微生物的基因序列，可揭示生物進(jìn)化的歷程和規(guī)律。六、微生物與人類健康微生物與人類健康密切相關(guān)，多數(shù)微生物對人體無害，甚至有益，如腸道中的雙歧桿菌、乳酸菌等益生菌，可促進(jìn)消化吸收，增強(qiáng)免疫力。但也有部分微生物能引起人類疾病，稱為病原微生物，如結(jié)核分枝桿菌引起肺結(jié)核，新冠病毒導(dǎo)致新冠肺炎。傳染病的傳播途徑主要有空氣傳播（如流感）、飛沫傳播（如新冠）、接觸傳播（如艾滋?。┖兔浇閭鞑ィㄈ绡懠玻?。預(yù)防傳染病的措施包括控制傳染源、切斷傳播途徑和保護(hù)易感人群，如接種疫苗是預(yù)防傳染病最有效的方法之一，牛痘疫苗的發(fā)明成功消滅了天花?？股氐臑E用導(dǎo)致耐藥菌問題日益嚴(yán)重，如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）對多種抗生素耐藥，給臨床治療帶來挑戰(zhàn)。因此，合理使用抗生素、開發(fā)新型抗菌藥物以及利用噬菌體、抗菌肽等替代療法成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。此外，微生物在人體微生態(tài)平衡中起重要作用，腸道微生態(tài)失調(diào)與肥胖、糖尿病、炎癥性腸病等多種疾病密切相關(guān)，調(diào)節(jié)腸道菌群有望成為治療這些疾病的新策略。七、微生物的實(shí)驗(yàn)技術(shù)微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)需要嚴(yán)格的無菌操作，常用的接種方法有平板劃線法、稀釋涂布平板法和斜面接種法。平板劃線法通過連續(xù)劃線將微生物分散成單個(gè)細(xì)胞，培養(yǎng)后形成單個(gè)菌落；稀釋涂布平板法可用于微生物的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)選擇菌落數(shù)在30-300之間的平板進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以減少誤差。微生物的計(jì)數(shù)方法還包括顯微鏡直接計(jì)數(shù)法（如使用血球計(jì)數(shù)板）和比濁法（通過測定菌液的光密度值來估算菌數(shù)）。微生物的鑒定方法包括形態(tài)學(xué)鑒定、生理生化鑒定和分子生物學(xué)鑒定。形態(tài)學(xué)鑒定通過觀察微生物的形態(tài)特征（如菌落形狀、顏色、大小，細(xì)菌的革蘭氏染色結(jié)果）進(jìn)行初步分類；生理生化鑒定利用微生物的代謝產(chǎn)物（如糖發(fā)酵試驗(yàn)、吲哚試驗(yàn)）來鑒別不同種類的微生物；分子生物學(xué)鑒定則基于核酸序列的差異，如通過PCR擴(kuò)增16SrRNA基因并進(jìn)行測序，可準(zhǔn)確鑒定細(xì)菌的種類。這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)不僅是微生物學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等